磁性橡胶制品的磁感应强度随着磁粉含量的增加而增加。但磁粉含量增至85%以上时工艺性能较差,橡胶强度降低。这是因为磁粉粒子与橡胶分子之间没有生成化学键,稀释了含胶量,导致弹性下降,硬度上升,力学性能劣化。 橡胶的磁性能基本上与聚合物类型无关,而只取决于磁性粉末的质量和用量。xx橡胶工艺性能好,溶解度较大,可加入磁粉的量较多,显示较强的磁性,因此制作高磁通量的磁性橡胶都选用xx橡胶为基胶。由表二可盾出,氯丁橡胶的表面磁场的磁性高于丁腈橡胶和丁苯橡胶,这是国为氯丁橡胶属于极性橡胶,且采用非硫磺硫化体系,两者都有利于各向异性的磁晶粒子的有规则排列。在满足耐低温性能要求上,可使用硅橡胶作为磁性橡胶的骨架材料。 表二 几种通用橡胶的磁性对比
磁性橡胶的加工工艺也对磁性能有很大的影响。在橡胶成型工艺中采取适当的方法,如填加合适的偶联剂,提高磁性填料和橡胶的亲和性;在混炼过程进行磁取向,采用剪切拉伸变形工艺等都有助于提高磁性能。充磁过程中磁场强度一般在9000~10000G s之间。充磁时间的延长对磁性增加的影响不显著,但会减少退磁现象。 三、磁性橡胶的加工工艺 磁性橡胶的加工工艺分为橡胶的成型工艺和充磁工艺。传统的工艺流程: 橡胶、磁粉、硫化配合剂混炼 挤出成型 硫化 充磁 在加工之前,对磁粉可进行一定处理。若采用铁氧体磁粉,由于铁氧体是极性分子,属于亲水性物质,在生产和运输过程中易吸附空气中的水分,影响最终产品的外观和性能,因此磁粉必须进行烘干。偶联剂的使用,如适量的钛酸酯偶联剂加入,可增加填料和橡胶的亲和性,提高填料在胶料中的填充率,改善胶料的加工性能和物理机械性能,降低胶料的黏度,并有助于保持硫化胶老化后的物理性能。但偶联剂有时会导致硫化时间的延长。 在成型工艺中,直接在开炼机上将橡胶和磁粉进行混炼,虽然工艺较简单,但很难使磁粉分散均匀,从而难以获得具有均匀磁力的磁性橡胶制品,解决的方法是将磁粉以磁性流体的方式混入弹性体中,然后硫化成型。具体实例如下:将粉末状聚降冰片烯(日本瑞翁公司生产)100份和磁性流体[将吸附有表面活性剂的钡铁氧体以60%(质量)的浓度分散于二十烷基萘中]500份在开炼机上混炼,之后,配以氧化锌5份,硬脂酸1份,硫磺1.5份及促进剂5份,并进行混炼。将所得胶料在14.7MPa、180℃×15min条件眄采用电热平板硫化机进行硫化,制得厚3mm的磁性橡胶试片,测得剩磁感密度(Br)340G,矫顽磁力(Hc)600Oe。 按照传统的工艺制成的磁性橡胶一般是各向同性的磁性材料,制品的磁性能低,而且还存在着能耗高、设备损耗大等不足之处。广西大学赖武铨等发明了各向异性磁性橡胶制造新工艺。通过在开放式炼胶机上安装一个简单的磁取向装置,在混炼过程中,对磁粉进行磁取向;硫化后,用轧机对胶料进行剪切拉伸变形。{zh1}制成的产品磁性能高,柔软而富有弹性,而且在生产过程中可节省大量的能源。具体实例:用10%的xx橡胶,85%锶铁氧体磁粉,2%硫化配合剂,3%氧化锌加到密炼机中进行混炼,混炼时先将橡胶与硫化剂混合均匀,然后逐步加入磁粉,磁粉放在配备磁取向装置的铲斗内,再缓缓倒入混合料中。在向橡胶中倒入磁粉过程中,整个装置平放在炼胶机辊筒上方的支架上,直到加粉完毕。混炼过程的条件控制与普通的混炼相同。硫化后,用轧机进行剪切拉伸,使其变形量为5%~40%。剪切变形后得到半成品板材,可用剪裁、冲压等方法制成所需形状的制品,其性能为:磁能积0.6MGsOe,拉伸强度2.45MPa,弯曲半径2~5mm。 在充磁工艺中,常采用平面充磁,同时可以通过调整磁条在充磁板上的位置来调整超前角度。为了使磁性橡胶的磁性能足够强,首先要求充磁磁场足够强,一般达到材料矫顽磁力的5倍,便可使材料的磁性能达到饱和,其次优化磁路,使磁路的磁阻最小,减少磁漏,这样可使{zd0}限度的磁力线通过永磁体。 |